पर्यावरणीय तापमान के प्रति शरीर का अनुकूलन। तापमान अनुकूलन के मुख्य तरीके
प्रश्न 1. तापमान परिवर्तन के लिए कौन से अनुकूलन होते हैं पर्यावरणपौधों और जानवरों में मौजूद हैं?
सिस्ट, कीट प्यूपा और पौधों के बीज जैसे जीवों की आराम अवस्थाएं तापमान में उतार-चढ़ाव को अच्छी तरह से सहन करती हैं। कुछ बैक्टीरिया के बीजाणु -273 से +140 डिग्री सेल्सियस तक तापमान में उतार-चढ़ाव को सहन करने में सक्षम होते हैं। गर्म रक्त वाले जानवर - पक्षी और स्तनधारी - उच्च स्तर के चयापचय, सही थर्मोरेग्यूलेशन और अच्छे थर्मल इन्सुलेशन की मदद से शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ सीतासियन और पिन्नीपेड्स, एक मोटी परत की उपस्थिति के कारण त्वचा के नीचे की वसा, में रहते हैं उत्तरी समुद्रजहां पानी का तापमान लगातार 0°C के आसपास रहता है। सर्दियों के लिए, कई स्तनधारियों में घने बाल उग आते हैं, उनमें से कुछ (उदाहरण के लिए, मर्मोट्स) हाइबरनेट हो जाते हैं। पक्षियों में पंखों का द्रव्यमान बढ़ जाता है, कई प्रजातियाँ गर्म क्षेत्रों की ओर पलायन कर जाती हैं।
जीव ऊंचे तापमान से अपनी रक्षा करने में सक्षम होते हैं। रेगिस्तान में दिन के दौरान तापमान 60 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, इसलिए कई जानवर बिलों में छिप जाते हैं और रात में ही सतह पर आते हैं। गर्म मौसम में, पौधे पत्तियों की सतह से वाष्पीकरण बढ़ा देते हैं। कई स्तनधारियों में, पसीने का सक्रिय स्राव अधिक गर्मी से सुरक्षा का काम करता है। अनुकूलन का सबसे प्रभावशाली उदाहरण उच्च तापमानगर्म झरनों के शैवाल और बैक्टीरिया हैं जहां पानी का तापमान 70 डिग्री सेल्सियस से अधिक है। उनकी विशेष संरचना के कारण, उनके प्रोटीन विकृतीकरण का विरोध करने में सक्षम हैं।
प्रश्न 2. पानी की कमी के प्रति जीवों के अनुकूलन के बारे में बताएं।
जल जीवित प्राणियों के लिए अति आवश्यक है। इसलिए, इसकी कमी की स्थिति में, जीव जल संरक्षण के लिए अनुकूलन बनाने के लिए मजबूर होते हैं। सूखा प्रतिरोधी पौधों (ऊंट कांटा, सैक्सौल, रेगिस्तानी वर्मवुड) की जड़ प्रणाली बहुत लंबी होती है जो 10 या अधिक मीटर तक गहरी होती है। उनकी पत्तियाँ आमतौर पर संकीर्ण और कठोर होती हैं, सतह पर मोमी कोटिंग होती है, जो वाष्पीकरण के माध्यम से पानी की कमी को कम करती है। यूकेलिप्टस वाष्पोत्सर्जन को कम करने के लिए अपनी पत्तियों को किनारे से सूर्य की ओर मोड़ता है। कुछ पौधे (कैक्टी, स्पर्जेस) एक अच्छी तरह से विकसित प्रकाश संश्लेषक और जल-संचय ऊतक के साथ एक मोटा तना बनाते हैं, और पत्तियां रीढ़ या तराजू में बदल जाती हैं। कई घासों को गीले वसंत की अवधि के दौरान बढ़ने और खिलने का समय मिलता है, और फिर बीज, बल्ब, कंद की स्थिति में सूखे से बचे रहते हैं।
कई जानवर भी कम आर्द्रता की स्थिति के लिए अच्छी तरह से अनुकूलित होते हैं। उनमें से कुछ कभी नहीं पीते, चयापचय जल और भोजन से पानी का उपयोग करते हैं (प्रश्न 3 से 2.4 का उत्तर देखें)। आर्थ्रोपोड्स को घने चिटिनस शेल द्वारा वाष्पीकरण से बचाया जाता है, और सरीसृपों को केराटाइनाइज्ड पूर्णांक द्वारा संरक्षित किया जाता है जिन्होंने अपनी त्वचा ग्रंथियों को खो दिया है। कई जानवरों का उत्सर्जन उत्पाद व्यावहारिक रूप से निर्जल यूरिक एसिड होता है। और भी बहुत हैं व्यवहारिक अनुकूलन: रात्रिचर, शुष्क अवधि के दौरान शीतनिद्रा, आदि।
प्रश्न 3. पौधों में सौर विकिरण के स्पेक्ट्रम के किस भाग के कारण प्रकाश संश्लेषण होता है?
पौधे प्रकाश संश्लेषण के लिए स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग का उपयोग करते हैं। इसी समय, शैवाल और उच्च पौधे जिनमें हरा प्रकाश-संवेदनशील वर्णक (क्लोरोफिल) होता है, स्पेक्ट्रम के चरम भागों - लाल-नारंगी और नीले-बैंगनी का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करते हैं। हरा रंगपत्तियां इस तथ्य के कारण होती हैं कि यह सौर विकिरण का यह घटक है जिसे क्लोरोफिल कमजोर रूप से अवशोषित करता है (और इसलिए अधिक दृढ़ता से प्रतिबिंबित करता है)। भूरे और लाल शैवाल, जिनमें थोड़े भिन्न प्रकाश-संवेदनशील रंग होते हैं, मुख्य रूप से स्पेक्ट्रम के नीले-हरे भाग से जुड़े होते हैं।
प्रश्न 4. हमें बताएं कि आप जीवित जीवों की जैविक लय के बारे में क्या जानते हैं।
बहुत से जीवों की व्यवहारिक और शारीरिक गतिविधि को लय द्वारा चित्रित किया जाता है: श्वास और दिल की धड़कन, गतिविधि जो उतार और प्रवाह के साथ समकालिक होती है (यानी, चंद्रमा के चरणों के साथ), आदि। जैविक लय निर्धारित करने वाला सबसे आम कारक रोशनी है , जो दिन के दौरान और मौसम के अनुसार बदलता है। प्रकाश पर जीवित प्राणियों की गतिविधि की निर्भरता को फोटोपेरियोडिज्म कहा जाता है। आइए हम दैनिक और मौसमी लय का उदाहरण दें।
कई फूल विशिष्ट समय पर खुलते और बंद होते हैं; जानवर भी रोशनी (दिन या रात की गतिविधि) के आधार पर अपनी दैनिक दिनचर्या व्यवस्थित करते हैं। मानव शरीर में कई जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाएं 24 घंटे की लय (नींद और जागना, शरीर का तापमान, रक्तचाप, हार्मोन रिलीज) के साथ बदलती हैं।
पौधों का तापमान अनुकूलन
जीवित जैविक प्रणालियों की कार्यात्मक गतिविधि पर्यावरण के तापमान स्तर पर काफी हद तक निर्भर करती है। सबसे पहले, यह उन जीवों पर लागू होता है जो रखरखाव में सक्षम नहीं हैं स्थिर तापमानशरीर (सभी पौधे और कई जानवर)। यह ऐसे जीवों (पोइकिलोथर्म्स) में है कि एक निश्चित सीमा तक तापमान में वृद्धि से शारीरिक प्रक्रियाओं में काफी तेजी आती है: वृद्धि और विकास दर (कीड़ों, सरीसृपों में), बीज का अंकुरण, पत्ती और अंकुर की वृद्धि, फूल आना, आदि।
तापमान में अत्यधिक वृद्धि प्रोटीन अणुओं के थर्मल विकृतीकरण, कोशिका के जैविक कोलाइड्स की संरचना में अपरिवर्तनीय परिवर्तन, एंजाइम गतिविधि में व्यवधान, हाइड्रोलाइटिक प्रक्रियाओं में तेज वृद्धि, श्वसन आदि के कारण जीवों की मृत्यु का कारण बनती है। , 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे तापमान में उल्लेखनीय कमी कोशिकाओं और पूरे जीव की मृत्यु का कारण बन सकती है।
में स्वाभाविक परिस्थितियांतापमान को बहुत कम ही जीवन के लिए अनुकूल स्तर पर रखा जाता है। इसका उत्तर पौधों और जानवरों में कमजोर पड़ने वाले विशेष उपकरणों का उभरना है हानिकारक क्रियातापमान में उतार-चढ़ाव. यह, विशेष रूप से, गुणों और अनुकूली अनुकूलन का एक सेट है जो पौधों की सर्दियों की कठोरता और ठंढ प्रतिरोध का उचित स्तर बनाता है।
· शीतकालीन कठोरता- सर्दियों की अवधि के प्रतिकूल कारकों (बारी-बारी से ठंढ और पिघलना, बर्फ की परत, भीगना, भीगना, आदि) के लिए पौधों का प्रतिरोध। यह पौधों के जैविक निष्क्रियता की स्थिति में संक्रमण, संरक्षित स्थानों में कलियों की नियुक्ति, ऊर्जा सामग्री (स्टार्च, वसा) के संचय, पत्तियों के झड़ने और जीवों की अनुकूली प्रतिक्रियाओं द्वारा वातानुकूलित और प्रदान किया जाता है।
· ठंढ प्रतिरोध- कोशिकाओं, ऊतकों और संपूर्ण पौधों की क्षति के बिना पाले की क्रिया को सहन करने की क्षमता। कई शारीरिक और जैव रासायनिक अनुकूलन और गुणों के कारण, ठंढ-प्रतिरोधी पौधे कम ठंढ-प्रतिरोधी पौधों की तुलना में कम तापमान पर बर्फ बनाते हैं, और कम क्षति के साथ होते हैं।
· शीत प्रतिरोध- प्रारंभिक वसंत पौधों (एफ़ेमर्स और एफ़ेमेरोइड्स) की संपत्ति कम सकारात्मक तापमान पर सफलतापूर्वक बढ़ने के लिए। इस शब्द का उपयोग गर्मी-प्रेमी पौधों (मकई, खीरे, तरबूज़) को चिह्नित करने के लिए भी किया जाता है।
सर्दी और ठंढ प्रतिरोध केवल पौधों की विशेषता है शीत कालजब उनके पास सख्त होने और आराम की स्थिति में जाने का समय था। बढ़ते मौसम (गर्मी) के दौरान, सभी पौधे मामूली ठंढ के अल्पकालिक जोखिम का भी सामना करने में सक्षम नहीं होते हैं।
· पौधे का सख्त होना- पतझड़ के मौसम की विशिष्ट परिस्थितियों के प्रभाव में पौधों में प्रतिकूल परिस्थितियों का सफलतापूर्वक सामना करने की क्षमता का निर्माण। इसका द्विध्रुवीय चरित्र है। पहले के दौरान कार्बोहाइड्रेट का संचय होता है, पुनर्वितरण होता है पोषक तत्वअंगों के बीच, अपेक्षाकृत गर्म और द्वारा सहायता प्राप्त खिली धूप वाला मौसम. दूसरे चरण में, तापमान में धीरे-धीरे कमी के साथ, रिक्तिकाओं में आसमाटिक रूप से सक्रिय पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, पानी की मात्रा कम हो जाती है, साइटोप्लाज्म की स्थिति बदल जाती है - पौधे निष्क्रिय अवस्था में चले जाते हैं।
· आराम की स्थिति- गुणात्मक रूप से नया मंचपौधे का जीव, जिसमें सर्दियों के पौधे शुरुआत के साथ गुजरते हैं प्रतिकूल परिस्थितियां. इसकी विशेषता दृश्यमान वृद्धि का रुकना और महत्वपूर्ण गतिविधि का कम होना, पत्तियों और जड़ी-बूटी वाले बारहमासी पौधों के ऊपरी अंगों का मरना और गिरना, कलियों पर शल्कों का बनना, तनों पर छल्ली और छाल की एक मोटी परत होना है। ऊतकों और कोशिकाओं में अवरोधक जमा हो जाते हैं, जो विकास और आकार देने की प्रक्रियाओं को रोकते हैं, जिससे पौधे सबसे अनुकूल कृत्रिम रूप से निर्मित परिस्थितियों के साथ-साथ कभी-कभी शरद ऋतु और शुरुआती सर्दियों की गर्मी के दौरान भी अंकुरित होने में असमर्थ हो जाते हैं।
पौधे के जीव के विकास की उचित तैयारी और आंतरिक लय के कारण गहरी या जैविक सुप्तता की एक अवधि (अवस्था) होती है, और मजबूर सुप्त अवधि की अवधि होती है, जिसमें पौधे गहरी सुप्तता के बाद भी बने रहते हैं, जब उनकी वृद्धि को मजबूर किया जाता है प्रतिकूल परिस्थितियों से नियंत्रित होना - कम तापमान, पोषक तत्वों की कमी। पौधे के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाकर जबरन आराम को बाधित करना आसान है।
पौधों के लिए गहरी निष्क्रियता की स्थिति से बाहर आना मुश्किल है, क्योंकि उनमें से अधिकांश में इसकी अवधि महत्वपूर्ण है - जनवरी-फरवरी के अंत तक। इस अवस्था से पौधों का बाहर निकलना इसके पूरा होने और अवधि के प्रभाव के कारण शरीर में संबंधित जैव रासायनिक और शारीरिक परिवर्तनों के पूरा होने के बाद ही संभव है। शून्य से नीचे तापमानएक निश्चित अवधि. सुप्त अवधि की समाप्ति के बाद, पौधों में न्यूक्लिक एसिड की मात्रा काफ़ी बढ़ जाती है, विकास अवरोधक गायब हो जाते हैं और ऑक्सिन दिखाई देते हैं - विकास प्रक्रियाओं के उत्तेजक।
सुप्त अवस्था में जाने की क्षमता पादप ओटोजेनेसिस में एक आवश्यक चरण है, जो आंतरिक रूप से शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं की लय द्वारा निर्धारित होती है। यह गुण बाहरी वातावरण की तापमान स्थितियों में आवधिक परिवर्तनों के जवाब में एक अनुकूली प्रतिक्रिया के रूप में विकास की प्रक्रिया में पौधों में उत्पन्न हुआ।
कई पौधे न केवल सर्दियों में, बल्कि गर्मियों में भी सुप्त अवस्था में चले जाते हैं। ये शुरुआती वसंत में फूलने वाले पौधे (ट्यूलिप, क्रोकस, ब्लूबेरी) हैं। एक बड़ी संख्या कीउष्णकटिबंधीय क्षेत्रों, रेगिस्तानों और अर्ध-रेगिस्तानों में पौधे भी ग्रीष्म निष्क्रियता की स्थिति में चले जाते हैं। अलग-अलग अवधि की निष्क्रिय अवस्था ताजे कटे बीजों और फलों, कंदों, बल्बों और जड़ वाली फसलों की भी विशेषता है।
ऐसी विधियाँ और तकनीकें हैं जिनके द्वारा पौधों को गहरी सुप्त अवस्था से बाहर लाया जा सकता है। ये गर्म स्नान (37-39 डिग्री सेल्सियस), ईथर वाष्प से उपचार, गुर्दे के आधार को सुई से चुभाना आदि हैं।
जीवों के आवास में थर्मल परिवर्तन का न केवल नकारात्मक, बल्कि सकारात्मक प्रभाव भी पड़ता है। कई पौधों की प्रजातियों को एक अवधि की आवश्यकता होती है कम तामपानआमतौर पर ओटोजनी के एक निश्चित चरण में छोटी अवधि के लिए। निम्न तापमान के उत्तेजक प्रभाव के उदाहरण हैं:
1. वर्नालाइजेशन की प्रक्रिया सर्दी की फसलों के अंकुरित बीजों को ठंड के संपर्क में आने से विकास की स्थिति (प्रजनन अंगों के निर्माण) में परिवर्तित करना है।
2. स्तरीकरण - संग्रहित पर प्रभाव कुछ शर्तेंबीजों को अंकुरण के लिए तैयार करने के लिए कम तापमान पर नमी दें। में विवोअंकुरण के लिए कठोर खोल वाले बीजों की तैयारी वसंत-सर्दियों की अवधि में की जाती है, यानी कम और उप-शून्य तापमान की अवधि के अनिवार्य जोखिम के साथ।
3. अंकुरित बल्बों द्वारा पुष्प बाणों का निर्माण तभी संभव है जब उन्हें पहले कम तापमान पर रखा गया हो।
4. तापमान में कमी, अन्य कारकों के साथ मिलकर, संक्रमण की शुरुआत करती है सदाबहारजैविक निष्क्रियता की स्थिति में, जो प्रतिकूल शीतकालीन कारकों के संयोजन के सफल हस्तांतरण के लिए सबसे प्रभावी है।
स्टेज की गति जीवन चक्रपौधे और जानवर, उनकी वृद्धि और विकास काफी हद तक तापमान पर निर्भर करते हैं। इस प्रकार, ठंड के दमन (हाइबरनेशन, सुप्तता) के बाद पौधों और पोइकिलोथर्मिक जानवरों में सामान्य चयापचय प्रत्येक प्रजाति के लिए निर्धारित तापमान पर बहाल होता है, जिसे विकास की तापमान सीमा कहा जाता है। पर्यावरण का तापमान सीमा से जितना अधिक होगा, जीव का विकास उतना ही तीव्र होगा। बढ़ते मौसम को पूरा करने के लिए या अंडे या अंडे से वयस्क तक जानवरों के जीवन चक्र को पारित करने के लिए पौधे द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए, दैनिक अतिरिक्त योग द्वारा प्राप्त प्रभावी तापमान (Σt) के योग के संकेतक का उपयोग करें औसत दैनिक तापमानविकास की तापमान सीमा के अनुरूप एक निश्चित आकार की हवा।
वनस्पति के अधिकांश प्रतिनिधियों के लिए वनस्पति की शुरुआत के लिए दहलीज तापमान शीतोष्ण क्षेत्र 5 डिग्री सेल्सियस के औसत दैनिक तापमान की उपलब्धि पर विचार करें खेती किये गये पौधे- 10 °С, गर्मी-प्रेमी के लिए - 15 °С, अधिकांश जानवरों के लार्वा के लिए - 0 °С।
बुआई से लेकर बीज पकने तक, विभिन्न पौधों को अलग-अलग मात्रा में प्रभावी तापमान की आवश्यकता होती है, जिसका मूल्य जलवायु स्थिति के आधार पर स्पष्ट रूप से भिन्न हो सकता है। जैविक गुणजीव (टैब.):
जानवरों का तापमान अनुकूलन
पौधों की तुलना में, जानवरों में शरीर के तापमान को नियंत्रित करने की अधिक विविध क्षमताएँ होती हैं, अर्थात्:
· रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन के माध्यम से - चयापचय को बढ़ाकर गर्मी उत्पादन के मूल्य में सक्रिय परिवर्तन;
भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन द्वारा - गर्मी-परिरक्षण आवरणों के विकास, संचार प्रणाली के विशेष उपकरणों, वसा भंडार के वितरण, विशेष रूप से भूरे वसा ऊतक आदि के आधार पर गर्मी हस्तांतरण के स्तर में बदलाव।
इसके अलावा, जानवरों के व्यवहार की कुछ विशेषताएं भी बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में उनके अस्तित्व में योगदान करती हैं: अनुकूल सूक्ष्म जलवायु परिस्थितियों के साथ एक जगह चुनना - रेत में, मिंक में, पत्थरों के नीचे (गर्म मैदानों और रेगिस्तानों के जानवर), एक निश्चित अवधि में गतिविधि दिन का (साँप, जेरोबा, ज़मीनी गिलहरी), भंडारण सुविधाओं, घोंसलों आदि का निर्माण।
सबसे महत्वपूर्ण प्रगतिशील अनुकूलन में से एक स्तनधारियों और पक्षियों में शरीर को थर्मोरेगुलेट करने की क्षमता, उनकी गर्म-रक्तता है। इस पारिस्थितिक रूप से महत्वपूर्ण अनुकूलन के लिए धन्यवाद, उच्चतर जानवर पर्यावरण की तापमान स्थितियों से अपेक्षाकृत स्वतंत्र हैं।
महत्त्वतापमान संतुलन बनाए रखने के लिए, इसमें शरीर की सतह और उसके आयतन का अनुपात होता है, क्योंकि उत्पन्न गर्मी की मात्रा शरीर के वजन पर निर्भर करती है, और गर्मी का आदान-प्रदान पूर्णांक के माध्यम से किया जाता है।
तापमान और जलवायु परिस्थितियों के साथ जानवरों के शरीर के आकार और अनुपात के बीच संबंध को बर्गमैन के नियम द्वारा दर्शाया गया है, जिसके अनुसार, गर्म रक्त वाले जानवरों की दो करीबी संबंधित प्रजातियां जो आकार में भिन्न होती हैं, उनमें से बड़ी प्रजाति ठंडी जलवायु में रहती है। , साथ ही एलेप का नियम, जिसके अनुसार कई स्तनधारी और पक्षी उत्तरी गोलार्द्धअंगों और अन्य उभरे हुए हिस्सों (कान, चोंच, पूंछ) के सापेक्ष आकार दक्षिण की ओर बढ़ते हैं और उत्तर की ओर घटते हैं (ठंडी जलवायु में गर्मी हस्तांतरण को कम करने के लिए)।
पौधों का तापमान अनुकूलन
जीवित जैविक प्रणालियों की कार्यात्मक गतिविधि पर्यावरण के तापमान स्तर पर काफी हद तक निर्भर करती है। सबसे पहले, यह उन जीवों पर लागू होता है जो शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखने में सक्षम नहीं हैं (सभी पौधे और कई जानवर)। यह ऐसे जीवों (पोइकिलोथर्मिक) में है कि एक निश्चित सीमा तक तापमान में वृद्धि से शारीरिक प्रक्रियाओं में काफी तेजी आती है: वृद्धि और विकास दर (कीड़ों, सरीसृपों में), बीज का अंकुरण, पत्ती और अंकुर की वृद्धि, फूल आना आदि।
तापमान में अत्यधिक वृद्धि प्रोटीन अणुओं के थर्मल विकृतीकरण, कोशिका के जैविक कोलाइड्स की संरचना में अपरिवर्तनीय परिवर्तन, एंजाइम गतिविधि में व्यवधान, हाइड्रोलाइटिक प्रक्रियाओं में तेज वृद्धि, श्वसन आदि के कारण जीवों की मृत्यु का कारण बनती है। , 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे तापमान में उल्लेखनीय कमी कोशिकाओं और पूरे जीव की मृत्यु का कारण बन सकती है।
प्राकृतिक परिस्थितियों में, तापमान को जीवन के लिए अनुकूल स्तर पर बहुत कम ही रखा जाता है। इसका उत्तर पौधों और जानवरों में विशेष उपकरणों का उद्भव है जो तापमान में उतार-चढ़ाव के हानिकारक प्रभावों को कमजोर करते हैं। यह, विशेष रूप से, गुणों और अनुकूली अनुकूलन का एक सेट है जो पौधों की सर्दियों की कठोरता और ठंढ प्रतिरोध का उचित स्तर बनाता है।
- शीतकालीन कठोरता- सर्दियों की अवधि के प्रतिकूल कारकों (बारी-बारी से ठंढ और पिघलना, बर्फ की परत, भीगना, भीगना, आदि) के लिए पौधों का प्रतिरोध। यह पौधों के जैविक निष्क्रियता की स्थिति में संक्रमण, संरक्षित स्थानों में कलियों की नियुक्ति, ऊर्जा सामग्री (स्टार्च, वसा) के संचय, पत्तियों के झड़ने और जीवों की अनुकूली प्रतिक्रियाओं द्वारा वातानुकूलित और प्रदान किया जाता है।
- ठंढ प्रतिरोध- कोशिकाओं, ऊतकों और संपूर्ण पौधों की क्षति के बिना पाले की क्रिया को सहन करने की क्षमता। कई शारीरिक और जैव रासायनिक अनुकूलन और गुणों के कारण, ठंढ-प्रतिरोधी पौधे कम ठंढ-प्रतिरोधी पौधों की तुलना में कम तापमान पर बर्फ बनाते हैं, और कम क्षति के साथ होते हैं।
- शीत प्रतिरोध- प्रारंभिक वसंत पौधों (एफ़ेमर्स और एफ़ेमेरोइड्स) की संपत्ति कम सकारात्मक तापमान पर सफलतापूर्वक बढ़ने के लिए। इस शब्द का उपयोग गर्मी-प्रेमी पौधों (मकई, खीरे, तरबूज़) को चिह्नित करने के लिए भी किया जाता है।
सर्दी और ठंढ प्रतिरोध केवल सर्दियों में पौधों की विशेषता है, जब उनके पास कठोर होने और निष्क्रिय अवस्था में जाने का समय होता है। बढ़ते मौसम (गर्मी) के दौरान, सभी पौधे मामूली ठंढ के अल्पकालिक जोखिम का भी सामना करने में सक्षम नहीं होते हैं।
- पौधे का सख्त होना- पतझड़ के मौसम की विशिष्ट परिस्थितियों के प्रभाव में पौधों में प्रतिकूल परिस्थितियों का सफलतापूर्वक सामना करने की क्षमता का निर्माण। इसका द्विध्रुवीय चरित्र है। पहले के दौरान, कार्बोहाइड्रेट का संचय होता है, अंगों के बीच पोषक तत्वों का पुनर्वितरण होता है, जो अपेक्षाकृत गर्म और धूप वाले मौसम से सुगम होता है। दूसरे चरण में, तापमान में धीरे-धीरे कमी के साथ, रिक्तिकाओं में आसमाटिक रूप से सक्रिय पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, पानी की मात्रा कम हो जाती है, साइटोप्लाज्म की स्थिति बदल जाती है - पौधे निष्क्रिय अवस्था में चले जाते हैं।
- आराम की स्थिति- पौधे के जीव का गुणात्मक रूप से नया चरण, जिसमें सर्दियों के पौधे प्रतिकूल परिस्थितियों की शुरुआत के साथ गुजरते हैं। इसकी विशेषता दृश्यमान वृद्धि का रुकना और महत्वपूर्ण गतिविधि का कम होना, पत्तियों और शाकाहारी बारहमासी के ऊपरी अंगों का मरना और गिरना, कलियों पर शल्कों का बनना, तनों पर छल्ली और छाल की एक मोटी परत होना है। ऊतकों और कोशिकाओं में अवरोधक जमा हो जाते हैं, जो विकास और आकार देने की प्रक्रियाओं को रोकते हैं, जिससे पौधे सबसे अनुकूल कृत्रिम रूप से निर्मित परिस्थितियों के साथ-साथ कभी-कभी शरद ऋतु और शुरुआती सर्दियों की गर्मी के दौरान भी अंकुरित होने में असमर्थ हो जाते हैं।
पौधे के जीव के विकास की उचित तैयारी और आंतरिक लय के कारण गहरी, या जैविक सुप्तता की एक अवधि (अवस्था) होती है, और मजबूर सुप्त अवधि की अवधि होती है, जिसमें पौधे गहरी सुप्तता के बाद भी बने रहते हैं, जब उनकी वृद्धि को मजबूर किया जाता है प्रतिकूल परिस्थितियों से नियंत्रित होना - कम तापमान, पोषक तत्वों की कमी। पौधे के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाकर जबरन आराम को बाधित करना आसान है।
पौधों के लिए गहरी निष्क्रियता की स्थिति से बाहर आना मुश्किल है, क्योंकि उनमें से अधिकांश में इसकी अवधि महत्वपूर्ण है - जनवरी-फरवरी के अंत तक। इस अवस्था से पौधों का बाहर निकलना इसके पूरा होने और एक निश्चित अवधि के उप-शून्य तापमान की अवधि के प्रभाव के कारण शरीर में संबंधित जैव रासायनिक और शारीरिक परिवर्तनों के पूरा होने के बाद ही संभव है। सुप्त अवधि की समाप्ति के बाद, पौधों में न्यूक्लिक एसिड की मात्रा उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाती है, विकास अवरोधक गायब हो जाते हैं और ऑक्सिन दिखाई देते हैं - विकास प्रक्रियाओं के उत्तेजक।
सुप्त अवस्था में जाने की क्षमता पादप ओटोजेनेसिस में एक आवश्यक चरण है, जो आंतरिक रूप से शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं की लय द्वारा निर्धारित होती है। यह गुण बाहरी वातावरण की तापमान स्थितियों में आवधिक परिवर्तनों के जवाब में एक अनुकूली प्रतिक्रिया के रूप में विकास की प्रक्रिया में पौधों में उत्पन्न हुआ।
कई पौधे न केवल सर्दियों में, बल्कि गर्मियों में भी सुप्त अवस्था में चले जाते हैं। ये शुरुआती वसंत में फूलने वाले पौधे (ट्यूलिप, क्रोकस, ब्लूबेरी) हैं। उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों, रेगिस्तानों और अर्ध-रेगिस्तानों में भी बड़ी संख्या में पौधे ग्रीष्म निष्क्रियता की स्थिति में चले जाते हैं। अलग-अलग अवधि की निष्क्रिय अवस्था ताजे कटे बीजों और फलों, कंदों, बल्बों और जड़ वाली फसलों की भी विशेषता है।
ऐसी विधियाँ और तकनीकें हैं जिनके द्वारा पौधों को गहरी सुप्त अवस्था से बाहर लाया जा सकता है। ये गर्म स्नान (37-39 डिग्री सेल्सियस), ईथर वाष्प से उपचार, गुर्दे के आधार को सुई से चुभाना आदि हैं।
जीवों के आवास में थर्मल परिवर्तन का न केवल नकारात्मक, बल्कि सकारात्मक प्रभाव भी पड़ता है। कई पौधों की प्रजातियों को फूल आने और अपना जीवन चक्र पूरा करने के लिए ओटोजनी के एक निश्चित चरण में कम तापमान की अवधि की आवश्यकता होती है, आमतौर पर छोटी अवधि की। निम्न तापमान के उत्तेजक प्रभाव के उदाहरण हैं:
- वैश्वीकरण की प्रक्रिया सर्दी की फसलों के अंकुरित बीजों को ठंड के संपर्क में आने से विकास की स्थिति (प्रजनन अंगों के निर्माण) में परिवर्तित करना है।
- स्तरीकरण - अंकुरण के लिए तैयार करने के लिए आर्द्रता की कुछ शर्तों के तहत संग्रहीत बीजों पर कम तापमान का प्रभाव। प्राकृतिक परिस्थितियों में, अंकुरण के लिए कठोर गोले वाले बीजों की तैयारी वसंत-सर्दियों की अवधि में की जाती है, अर्थात, उन्हें कम और उप-शून्य तापमान की अवधि के लिए अनिवार्य जोखिम के साथ।
- अंकुरित बल्बों द्वारा फूल वाले तीरों का निर्माण तभी संभव है जब उन्हें पहले कम तापमान पर रखा गया हो।
- तापमान में कमी, अन्य कारकों के साथ संयोजन में, बारहमासी पौधों के जैविक निष्क्रियता की स्थिति में संक्रमण की शुरुआत करती है, जो प्रतिकूल शीतकालीन कारकों के संयोजन को सफलतापूर्वक स्थानांतरित करने के लिए सबसे प्रभावी है।
पौधों और जानवरों के जीवन चक्र के चरणों से गुजरने की दर, उनकी वृद्धि और विकास काफी हद तक तापमान पर निर्भर करता है। इस प्रकार, ठंड के दमन (हाइबरनेशन, सुप्तता) के बाद पौधों और पोइकिलोथर्मिक जानवरों में सामान्य चयापचय प्रत्येक प्रजाति के लिए निर्धारित तापमान पर बहाल होता है, जिसे विकास की तापमान सीमा कहा जाता है। पर्यावरण का तापमान सीमा से जितना अधिक होगा, जीव का विकास उतना ही तीव्र होगा। बढ़ते मौसम के पूरा होने या एक अंडे या अंडे से एक वयस्क तक जानवरों के जीवन चक्र के पारित होने के लिए पौधे द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए, प्रभावी तापमान (Σt) के योग के संकेतक का उपयोग किया जाता है, प्राप्त किया जाता है विकास की तापमान सीमा के अनुरूप एक निश्चित मूल्य के औसत दैनिक वायु तापमान की दैनिक अधिकता को जोड़कर।
समशीतोष्ण क्षेत्र की वनस्पति के अधिकांश प्रतिनिधियों के लिए बढ़ते मौसम की शुरुआत के लिए दहलीज तापमान को औसत दैनिक तापमान 5 डिग्री सेल्सियस की उपलब्धि माना जाता है, खेती वाले पौधों के लिए - 10 डिग्री सेल्सियस, थर्मोफिलिक पौधों के लिए - 15 डिग्री सी, अधिकांश जानवरों के लार्वा के लिए - 0 डिग्री सेल्सियस।
बुआई से लेकर बीज पकने तक, विभिन्न पौधों को अलग-अलग मात्रा में प्रभावी तापमान की आवश्यकता होती है, जिसका मूल्य जलवायु स्थिति और जीव के जैविक गुणों के आधार पर काफी भिन्न हो सकता है (टैब):
जानवरों का तापमान अनुकूलन
पौधों की तुलना में, जानवरों में शरीर के तापमान को नियंत्रित करने की अधिक विविध क्षमताएँ होती हैं, अर्थात्:
- रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन द्वारा - चयापचय में वृद्धि के कारण गर्मी उत्पादन के मूल्य में एक सक्रिय परिवर्तन;
- भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन के माध्यम से - गर्मी-परिरक्षण आवरणों के विकास, संचार प्रणाली के विशेष उपकरणों, वसा भंडार के वितरण, विशेष रूप से भूरे वसा ऊतक आदि के आधार पर गर्मी हस्तांतरण के स्तर में बदलाव।
इसके अलावा, जानवरों के व्यवहार की कुछ विशेषताएं भी बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में उनके अस्तित्व में योगदान करती हैं: अनुकूल सूक्ष्म जलवायु परिस्थितियों के साथ एक जगह चुनना - रेत में, मिंक में, पत्थरों के नीचे (गर्म मैदानों और रेगिस्तानों के जानवर), एक निश्चित अवधि में गतिविधि दिन का (साँप, जेरोबा, ज़मीनी गिलहरी), भंडारण सुविधाओं, घोंसलों आदि का निर्माण।
सबसे महत्वपूर्ण प्रगतिशील अनुकूलन में से एक स्तनधारियों और पक्षियों में शरीर को थर्मोरेगुलेट करने की क्षमता, उनकी गर्म-रक्तता है। इस पारिस्थितिक रूप से महत्वपूर्ण अनुकूलन के लिए धन्यवाद, उच्चतर जानवर पर्यावरण की तापमान स्थितियों से अपेक्षाकृत स्वतंत्र हैं।
तापमान संतुलन बनाए रखने के लिए शरीर की सतह और उसके आयतन का अनुपात महत्वपूर्ण है, क्योंकि उत्पन्न गर्मी की मात्रा शरीर के वजन पर निर्भर करती है, और गर्मी का आदान-प्रदान पूर्णांक के माध्यम से किया जाता है।
तापमान और जलवायु परिस्थितियों के साथ जानवरों के शरीर के आकार और अनुपात के बीच संबंध को बर्गमैन के नियम द्वारा दर्शाया गया है, जिसके अनुसार, गर्म रक्त वाले जानवरों की दो करीबी संबंधित प्रजातियां जो आकार में भिन्न होती हैं, उनमें से बड़ी प्रजाति ठंडी जलवायु में रहती है। , साथ ही अल्लेप का नियम, जिसके अनुसार उत्तरी गोलार्ध के कई स्तनधारियों और पक्षियों के अंगों और अन्य उभरे हुए हिस्सों (कान, चोंच, पूंछ) का आकार सापेक्षिक रूप से दक्षिण की ओर बढ़ता है और उत्तर की ओर घटता है (गर्मी हस्तांतरण को कम करने के लिए) ठंडी जलवायु में)।
पौधों और जानवरों का तापमान अनुकूलन
जीवित जैविक प्रणालियों की कार्यात्मक गतिविधि पर्यावरण के तापमान स्तर पर काफी हद तक निर्भर करती है। सबसे पहले, यह उन जीवों पर लागू होता है जो शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखने में सक्षम नहीं हैं (सभी पौधे और कई जानवर)। यह ऐसे जीवों (पोइकिलोथर्म्स) में है कि एक निश्चित सीमा तक तापमान में वृद्धि से शारीरिक प्रक्रियाओं में काफी तेजी आती है: वृद्धि और विकास दर (कीड़ों, सरीसृपों में), बीज का अंकुरण, पत्ती और अंकुर की वृद्धि, फूल आना, आदि।
तापमान में अत्यधिक वृद्धि प्रोटीन अणुओं के थर्मल विकृतीकरण, कोशिका के जैविक कोलाइड्स की संरचना में अपरिवर्तनीय परिवर्तन, एंजाइम गतिविधि में व्यवधान, हाइड्रोलाइटिक प्रक्रियाओं में तेज वृद्धि, श्वसन आदि के कारण जीवों की मृत्यु का कारण बनती है। , 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे तापमान में उल्लेखनीय कमी कोशिकाओं और पूरे जीव की मृत्यु का कारण बन सकती है।
प्राकृतिक परिस्थितियों में, तापमान को जीवन के लिए अनुकूल स्तर पर बहुत कम ही रखा जाता है। इसका उत्तर पौधों और जानवरों में विशेष उपकरणों का उद्भव है जो तापमान में उतार-चढ़ाव के हानिकारक प्रभावों को कमजोर करते हैं। यह, विशेष रूप से, गुणों और अनुकूली अनुकूलन का एक सेट है जो पौधों की सर्दियों की कठोरता और ठंढ प्रतिरोध का उचित स्तर बनाता है।
शीतकालीन कठोरता- सर्दियों की अवधि के प्रतिकूल कारकों (बारी-बारी से ठंढ और पिघलना, बर्फ की परत, भीगना, भीगना, आदि) के लिए पौधों का प्रतिरोध। यह पौधों के जैविक निष्क्रियता की स्थिति में संक्रमण, संरक्षित स्थानों में कलियों की नियुक्ति, ऊर्जा सामग्री (स्टार्च, वसा) के संचय, पत्तियों के झड़ने और जीवों की अनुकूली प्रतिक्रियाओं द्वारा निर्धारित और प्रदान किया जाता है।
ठंढ प्रतिरोध- कोशिकाओं, ऊतकों और संपूर्ण पौधों की क्षति के बिना पाले की क्रिया को सहन करने की क्षमता। कई शारीरिक और जैव रासायनिक अनुकूलन और गुणों के कारण, ठंढ-प्रतिरोधी पौधे कम ठंढ-प्रतिरोधी पौधों की तुलना में कम तापमान पर बर्फ बनाते हैं, और कम क्षति के साथ होते हैं।
शीत प्रतिरोध- प्रारंभिक वसंत पौधों (एफ़ेमर्स और एफ़ेमेरोइड्स) की संपत्ति कम सकारात्मक तापमान पर सफलतापूर्वक बढ़ने के लिए। इस शब्द का उपयोग गर्मी-प्रेमी पौधों (मकई, खीरे, तरबूज़) को चिह्नित करने के लिए भी किया जाता है।
सर्दी और ठंढ प्रतिरोध केवल सर्दियों में पौधों की विशेषता है, जब उनके पास कठोर होने और निष्क्रिय अवस्था में जाने का समय होता है। बढ़ते मौसम (गर्मी) के दौरान, सभी पौधे मामूली ठंढ के अल्पकालिक जोखिम का भी सामना करने में सक्षम नहीं होते हैं।
पौधे का सख्त होना- पतझड़ के मौसम की विशिष्ट परिस्थितियों के प्रभाव में पौधों में प्रतिकूल परिस्थितियों का सफलतापूर्वक सामना करने की क्षमता का निर्माण। इसका द्विध्रुवीय चरित्र है। पहले के दौरान, कार्बोहाइड्रेट का संचय होता है, अंगों के बीच पोषक तत्वों का पुनर्वितरण होता है, जो अपेक्षाकृत गर्म और धूप वाले मौसम से सुगम होता है। दूसरे चरण में, तापमान में धीरे-धीरे कमी के साथ, रिक्तिकाओं में आसमाटिक रूप से सक्रिय पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, पानी की मात्रा कम हो जाती है, साइटोप्लाज्म की स्थिति बदल जाती है - पौधे निष्क्रिय अवस्था में चले जाते हैं।
आराम की स्थिति- पौधे के जीव का गुणात्मक रूप से नया चरण, जिसमें सर्दियों के पौधे प्रतिकूल परिस्थितियों की शुरुआत के साथ गुजरते हैं। इसकी विशेषता दृश्यमान वृद्धि का रुकना और महत्वपूर्ण गतिविधि का कम होना, पत्तियों और जड़ी-बूटी वाले बारहमासी पौधों के ऊपरी अंगों का मरना और गिरना, कलियों पर शल्कों का बनना, तनों पर छल्ली और छाल की एक मोटी परत होना है। ऊतकों और कोशिकाओं में अवरोधक जमा हो जाते हैं, जो विकास और आकार देने की प्रक्रियाओं को रोकते हैं, जिससे पौधे सबसे अनुकूल कृत्रिम रूप से निर्मित परिस्थितियों के साथ-साथ कभी-कभी शरद ऋतु और शुरुआती सर्दियों की गर्मी के दौरान भी अंकुरित होने में असमर्थ हो जाते हैं।
पौधे के जीव के विकास की उचित तैयारी और आंतरिक लय के कारण गहरी या जैविक सुप्तता की एक अवधि (अवस्था) होती है, और मजबूर सुप्त अवधि की अवधि होती है, जिसमें पौधे गहरी सुप्तता के बाद भी बने रहते हैं, जब उनकी वृद्धि को मजबूर किया जाता है प्रतिकूल परिस्थितियों से नियंत्रित होना - कम तापमान, पोषक तत्वों की कमी। पौधे के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाकर जबरन आराम को बाधित करना आसान है।
पौधों के लिए गहरी निष्क्रियता की स्थिति से बाहर आना मुश्किल है, क्योंकि उनमें से अधिकांश में इसकी अवधि महत्वपूर्ण है - जनवरी-फरवरी के अंत तक। इस अवस्था से पौधों का बाहर निकलना इसके पूरा होने और एक निश्चित अवधि के उप-शून्य तापमान की अवधि के प्रभाव के कारण शरीर में संबंधित जैव रासायनिक और शारीरिक परिवर्तनों के पूरा होने के बाद ही संभव है। सुप्त अवधि की समाप्ति के बाद, पौधों में न्यूक्लिक एसिड की मात्रा काफ़ी बढ़ जाती है, विकास अवरोधक गायब हो जाते हैं और ऑक्सिन दिखाई देते हैं - विकास प्रक्रियाओं के उत्तेजक।
सुप्त अवस्था में जाने की क्षमता पादप ओटोजेनेसिस में एक आवश्यक चरण है, जो आंतरिक रूप से शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं की लय द्वारा निर्धारित होती है। यह गुण बाहरी वातावरण की तापमान स्थितियों में आवधिक परिवर्तनों के जवाब में एक अनुकूली प्रतिक्रिया के रूप में विकास की प्रक्रिया में पौधों में उत्पन्न हुआ।
कई पौधे न केवल सर्दियों में, बल्कि गर्मियों में भी सुप्त अवस्था में चले जाते हैं। ये शुरुआती वसंत में फूलने वाले पौधे (ट्यूलिप, क्रोकस, ब्लूबेरी) हैं। उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों, रेगिस्तानों और अर्ध-रेगिस्तानों में भी बड़ी संख्या में पौधे ग्रीष्म निष्क्रियता की स्थिति में चले जाते हैं। अलग-अलग अवधि की निष्क्रिय अवस्था ताजे कटे बीजों और फलों, कंदों, बल्बों और जड़ वाली फसलों की भी विशेषता है।
ऐसी विधियाँ और तकनीकें हैं जिनके द्वारा पौधों को गहरी सुप्त अवस्था से बाहर लाया जा सकता है। ये गर्म स्नान (37-39 डिग्री सेल्सियस), ईथर वाष्प से उपचार, गुर्दे के आधार को सुई से चुभाना आदि हैं।
जीवों के आवास में थर्मल परिवर्तन का न केवल नकारात्मक, बल्कि सकारात्मक प्रभाव भी पड़ता है। कई पौधों की प्रजातियों को फूल आने और अपना जीवन चक्र पूरा करने के लिए ओटोजनी के एक निश्चित चरण में कम तापमान की अवधि की आवश्यकता होती है, आमतौर पर छोटी अवधि की। निम्न तापमान के उत्तेजक प्रभाव के उदाहरण हैं:
वैश्वीकरण की प्रक्रिया सर्दी की फसलों के अंकुरित बीजों को ठंड के संपर्क में आने से विकास की स्थिति (प्रजनन अंगों के निर्माण) में परिवर्तित करना है।
स्तरीकरण - अंकुरण के लिए तैयार करने के लिए आर्द्रता की कुछ शर्तों के तहत संग्रहीत बीजों पर कम तापमान का प्रभाव। प्राकृतिक परिस्थितियों में, अंकुरण के लिए कठोर गोले वाले बीजों की तैयारी वसंत-सर्दियों की अवधि में की जाती है, अर्थात, उन्हें कम और उप-शून्य तापमान की अवधि के लिए अनिवार्य जोखिम के साथ।
अंकुरित बल्बों द्वारा फूल वाले तीरों का निर्माण तभी संभव है जब उन्हें पहले कम तापमान पर रखा गया हो।
तापमान में कमी, अन्य कारकों के साथ संयोजन में, बारहमासी पौधों के जैविक निष्क्रियता की स्थिति में संक्रमण की शुरुआत करती है, जो प्रतिकूल शीतकालीन कारकों के संयोजन को सफलतापूर्वक स्थानांतरित करने के लिए सबसे प्रभावी है।
पौधों और जानवरों के जीवन चक्र के चरणों से गुजरने की दर, उनकी वृद्धि और विकास काफी हद तक तापमान पर निर्भर करता है। इस प्रकार, ठंड के दमन (हाइबरनेशन, सुप्तता) के बाद पौधों और पोइकिलोथर्मिक जानवरों में सामान्य चयापचय प्रत्येक प्रजाति के लिए निर्धारित तापमान पर बहाल होता है, जिसे विकास की तापमान सीमा कहा जाता है। पर्यावरण का तापमान सीमा से जितना अधिक होगा, जीव का विकास उतना ही तीव्र होगा। बढ़ते मौसम के पूरा होने या एक अंडे या अंडे से एक वयस्क तक जानवरों के जीवन चक्र के पारित होने के लिए पौधे द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए, प्रभावी तापमान (Σt) के योग के संकेतक का उपयोग किया जाता है, प्राप्त किया जाता है विकास की तापमान सीमा के अनुरूप एक निश्चित मूल्य के औसत दैनिक वायु तापमान की दैनिक अधिकता को जोड़कर।
समशीतोष्ण क्षेत्र की वनस्पति के अधिकांश प्रतिनिधियों के लिए बढ़ते मौसम की शुरुआत के लिए दहलीज तापमान को औसत दैनिक तापमान 5 डिग्री सेल्सियस की उपलब्धि माना जाता है, खेती वाले पौधों के लिए - 10 डिग्री सेल्सियस, थर्मोफिलिक पौधों के लिए - 15 डिग्री सी, अधिकांश जानवरों के लार्वा के लिए - 0 डिग्री सेल्सियस।
जानवरों का तापमान अनुकूलन
पौधों की तुलना में, जानवरों में शरीर के तापमान को नियंत्रित करने की अधिक विविध क्षमताएँ होती हैं, अर्थात्:
रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन द्वारा - चयापचय में वृद्धि के कारण गर्मी उत्पादन के मूल्य में एक सक्रिय परिवर्तन;
भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन के माध्यम से - गर्मी-परिरक्षण आवरणों के विकास, संचार प्रणाली के विशेष उपकरणों, वसा भंडार के वितरण, विशेष रूप से भूरे वसा ऊतक आदि के आधार पर गर्मी हस्तांतरण के स्तर में बदलाव।
इसके अलावा, जानवरों के व्यवहार की कुछ विशेषताएं भी बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में उनके अस्तित्व में योगदान करती हैं: अनुकूल सूक्ष्म जलवायु परिस्थितियों के साथ एक जगह चुनना - रेत में, मिंक में, पत्थरों के नीचे (गर्म मैदानों और रेगिस्तानों के जानवर), एक निश्चित अवधि में गतिविधि दिन का (साँप, जेरोबा, ज़मीनी गिलहरी), भंडारण सुविधाओं, घोंसलों आदि का निर्माण।
सबसे महत्वपूर्ण प्रगतिशील अनुकूलन में से एक स्तनधारियों और पक्षियों में शरीर को थर्मोरेगुलेट करने की क्षमता, उनकी गर्म-रक्तता है। इस पारिस्थितिक रूप से महत्वपूर्ण अनुकूलन के लिए धन्यवाद, उच्चतर जानवर पर्यावरण की तापमान स्थितियों से अपेक्षाकृत स्वतंत्र हैं।
तापमान संतुलन बनाए रखने के लिए शरीर की सतह और उसके आयतन का अनुपात महत्वपूर्ण है, क्योंकि उत्पन्न गर्मी की मात्रा शरीर के वजन पर निर्भर करती है, और गर्मी का आदान-प्रदान पूर्णांक के माध्यम से किया जाता है।
तापमान और जलवायु परिस्थितियों के साथ जानवरों के शरीर के आकार और अनुपात के बीच संबंध को बर्गमैन के नियम द्वारा दर्शाया गया है, जिसके अनुसार, गर्म रक्त वाले जानवरों की दो करीबी संबंधित प्रजातियां जो आकार में भिन्न होती हैं, उनमें से बड़ी प्रजाति ठंडी जलवायु में रहती है। , साथ ही अल्लेप का नियम, जिसके अनुसार उत्तरी गोलार्ध के कई स्तनधारियों और पक्षियों के अंगों और अन्य उभरे हुए हिस्सों (कान, चोंच, पूंछ) का आकार सापेक्षिक रूप से दक्षिण की ओर बढ़ता है और उत्तर की ओर घटता है (गर्मी हस्तांतरण को कम करने के लिए) ठंडी जलवायु में)।
तापमान अनुकूलन
तापमान के प्रति जीवों का अनुकूलन। लंबे विकास के दौरान जीवित जीवों ने विभिन्न प्रकार के अनुकूलन विकसित किए हैं जो आपको परिवेश के तापमान में परिवर्तन होने पर चयापचय को विनियमित करने की अनुमति देते हैं। इसे प्राप्त किया जाता है: 1) शरीर में विभिन्न जैव रासायनिक और शारीरिक परिवर्तनों के माध्यम से, जिसमें एंजाइमों की एकाग्रता और गतिविधि में परिवर्तन, निर्जलीकरण, शरीर के समाधानों के हिमांक को कम करना आदि शामिल हैं; 2) पर्यावरण के तापमान की तुलना में शरीर के तापमान को अधिक स्थिर तापमान स्तर पर बनाए रखना, जो आपको इस प्रजाति के लिए विकसित जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम को बनाए रखने की अनुमति देता है। [ ...]
तापमान अनुकूलन. पोइकिलोथर्मिक जीवित जीव सभी वातावरणों में आम हैं, जो विभिन्न तापमान स्थितियों के आवासों पर कब्जा कर लेते हैं, सबसे चरम स्थितियों तक: वे व्यावहारिक रूप से जीवमंडल में दर्ज पूरे तापमान रेंज में रहते हैं। सभी मामलों में तापमान प्रतिक्रियाओं के सामान्य सिद्धांतों (ऊपर चर्चा) को ध्यान में रखते हुए, अलग - अलग प्रकारऔर यहां तक कि एक वीडीए की आबादी भी जलवायु की विशिष्टताओं के अनुसार इन प्रतिक्रियाओं को दिखाती है, तापमान प्रभावों की एक निश्चित सीमा के लिए जीव की प्रतिक्रियाओं को अनुकूलित करती है। यह, विशेष रूप से, गर्मी और ठंड के प्रतिरोध के रूप में प्रकट होता है: ठंडी जलवायु में रहने वाली प्रजातियां कम तापमान के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती हैं और उच्च तापमान के प्रति कम; गर्म क्षेत्रों के निवासी विपरीत प्रतिक्रिया दिखाते हैं
जल निकायों का तापमान शासन भूमि की तुलना में अधिक स्थिर है, जो पानी के भौतिक गुणों से जुड़ा है, मुख्य रूप से इसकी उच्च विशिष्ट ताप क्षमता से। उदाहरण के लिए, समुद्र के पानी की ऊपरी परतों में तापमान में उतार-चढ़ाव का आयाम 10-15 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं है, और पानी के स्तंभ की गहरी परतों में एक स्थिर तापमान (3-4 डिग्री सेल्सियस के भीतर) की विशेषता होती है। पानी के अधिक स्थिर तापमान शासन के कारण, स्टेनोथर्मिक जीव हाइड्रोबियोन्ट्स के बीच व्यापक रूप से वितरित होते हैं। अधिकांश एक प्रमुख उदाहरणसफेद खून वाली मछलियाँ (लगभग 18 प्रजातियाँ) हैं जो अंटार्कटिका के ठंडे पानी में रहती हैं। ये मछलियाँ (आकार 60 सेमी से अधिक नहीं) इस मायने में अनोखी हैं कि जीवित अवस्था में उनका रक्त लाल नहीं होता है, जैसा कि सभी कशेरुकियों में होता है, लेकिन इसमें लाल रक्त कोशिकाओं की पूर्ण अनुपस्थिति के कारण पारदर्शी या सफेद होता है। ऑक्सीजन का परिवहन हीमोग्लोबिन द्वारा नहीं, बल्कि रक्त प्लाज्मा द्वारा होता है। एरिथ्रोसाइट्स की कमी एक प्रकार का अनुकूलन है जो रक्त की चिपचिपाहट को कम करने में योगदान देता है, जो अंटार्कटिक के बर्फीले पानी में जीवन के दौरान पर्याप्त रक्त परिसंचरण सुनिश्चित करता है। इनमें से अधिकांश मछलियाँ 5 से 340 मीटर की गहराई पर रहती हैं, हालाँकि, कुछ प्रजातियाँ (गहरी सफेद मछली) 2000 मीटर तक की गहराई पर पाई जाती हैं। उनमें से कुछ बहुत सुंदर हैं, विशेष रूप से अपने फ्लोरोसेंट बैंगनी रंग (कार्लटन-रे) के साथ गैंडा सफेद मछली एट अल., 1988)। [ ...]
अनुकूलन रूपात्मक हो सकते हैं, जो पर्यावरणीय कारकों के लिए जीवों की संरचना (आकार) के अनुकूलन में व्यक्त होते हैं, एक उदाहरण जंगल और स्टेपी हेजहोग में ऑरिकल्स के आकार में अंतर है; शारीरिक - भोजन की संरचना के लिए पाचन तंत्र का अनुकूलन, एक उदाहरण जुगाली करने वाले शाकाहारी जानवरों में एक अतिरिक्त खंड की उपस्थिति के साथ पेट की संरचना है; व्यवहारिक या पर्यावरणीय - तापमान की स्थिति, आर्द्रता आदि के लिए जानवरों के व्यवहार का अनुकूलन, एक उदाहरण है सीतनिद्राकई जानवरों में: कृंतक, भालू, आदि। [ ...]
पोइकिलोथर्मिक जानवरों में स्थिर तापमान के अनुकूलन के साथ चयापचय के स्तर में प्रतिपूरक परिवर्तन होते हैं, जो संबंधित तापमान शासन में महत्वपूर्ण कार्यों को सामान्य करते हैं। निकट संबंधी प्रजातियों, एक ही प्रजाति की भौगोलिक आबादी और एक ही आबादी के व्यक्तियों की मौसमी स्थितियों की तुलना करने से इस तरह के अनुकूलन का पता चलता है। चयापचय में अनुकूली बदलाव का सामान्य पैटर्न यह है कि कम तापमान के लिए अनुकूलित जानवरों की चयापचय दर उच्च तापमान के लिए अनुकूलित जानवरों की तुलना में अधिक होती है (चित्र 4.8)। यह चयापचय के सामान्य स्तर और व्यक्तिगत जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं दोनों पर लागू होता है। उदाहरण के लिए, यह दिखाया गया है कि मूर मेंढक अग्न्याशय के अर्क की एमाइल-लिटिक गतिविधि का स्तर और तापमान परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रियाशीलता इस प्रजाति की विभिन्न भौगोलिक आबादी में भिन्न होती है। यदि 35 डिग्री सेल्सियस पर गतिविधि को 100% माना जाता है, तो 5 डिग्री सेल्सियस पर यमल प्रायद्वीप की आबादी से मेंढकों में गतिविधि 53.7 होगी, और येकातेरिनबर्ग के आसपास की आबादी में यह केवल 35% होगी। [ ...]
अनुकूलन के तापमान क्षेत्र में, विनिमय सबसे सामंजस्यपूर्ण रूप से आगे बढ़ता है और बाहरी वातावरण में तापमान में परिवर्तन पर निर्भर नहीं होता है या बहुत कम निर्भर करता है। ग्राफ़ पर, इसे तापमान परिवर्तन पर विनिमय की निर्भरता को व्यक्त करते हुए वक्र के समतल करके व्यक्त किया जाता है। [ ...]
अनुकूलन के तापमान क्षेत्र में, विनिमय सबसे सुचारू रूप से, सामंजस्यपूर्ण रूप से आगे बढ़ता है। अनुकूलन के तापमान क्षेत्र से उच्च और निम्न तापमान की दिशा में, ये गुणांक बदलते हैं, व्यक्तिगत लिंक के अनुपात में परिवर्तन होता है जो सामान्य रूप से गैस विनिमय और चयापचय बनाते हैं। [ ...]
निवास स्थान की विभिन्न तापमान स्थितियों के लिए सामान्य अनुकूलन ऊतक स्थिरता में परिवर्तन पर आधारित है, जो काफी हद तक प्रोटीन की थर्मल स्थिरता और एंजाइम प्रणालियों की विभिन्न थर्मल सेटिंग्स से जुड़ा हुआ है। उदाहरण के लिए, यह दिखाया गया है कि समुद्री अकशेरुकी जीवों की विभिन्न प्रजातियों की कोशिकाओं का ताप प्रतिरोध उनके ऊर्ध्वाधर वितरण से संबंधित है: यह ऊपरी उपमहाद्वीप के निवासियों में अधिक है और गहरे और ठंडे क्षेत्रों में रहने वाली प्रजातियों में कम है। आर्कटिक मूल की प्रजातियों में, सेलुलर स्तर पर गर्मी प्रतिरोध बोरियल प्रजातियों की तुलना में कम निकला (ए.वी. ज़िरमुंस्की, 1968, 1969)। [ ...]
पौधों को धीरे-धीरे पाले के स्थानांतरण के लिए तैयार किया जाता है, विकास प्रक्रिया पूरी होने के बाद प्रारंभिक सख्त किया जाता है। सख्त होने में कोशिकाओं में शर्करा (20-30% तक), कार्बोहाइड्रेट के व्युत्पन्न, कुछ अमीनो एसिड और अन्य सुरक्षात्मक पदार्थ जमा होते हैं जो पानी को बांधते हैं। इसी समय, कोशिकाओं का ठंढ प्रतिरोध बढ़ जाता है, क्योंकि ऊतकों में बने बर्फ के क्रिस्टल द्वारा बंधे पानी को खींचना अधिक कठिन होता है। अल्ट्रास्ट्रक्चर और एंजाइमों को इस तरह से पुनर्व्यवस्थित किया जाता है कि कोशिकाएं बर्फ के निर्माण से जुड़े निर्जलीकरण को सहन कर लेती हैं।
बीच में और विशेष रूप से सर्दियों के अंत में पिघलना, पौधों की ठंढ के प्रति प्रतिरोधक क्षमता में तेजी से कमी का कारण बनता है। शीतकाल की शांति समाप्त होने के बाद कठोरता समाप्त हो जाती है। वसंत की ठंढ, जो अचानक आती है, उन टहनियों को नुकसान पहुंचा सकती है जो उगना शुरू हो गए हैं, और विशेष रूप से फूलों को, यहां तक कि ठंढ-प्रतिरोधी पौधों में भी।
उच्च तापमान के अनुकूलन की डिग्री के अनुसार, जीवों के निम्नलिखित समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:
1) गर्मी प्रतिरोधी प्रजातियां नहीं - वे पहले से ही + 30 ... + 40 ° С (यूकेरियोटिक शैवाल, जलीय फूल, स्थलीय मेसोफाइट्स) पर क्षतिग्रस्त हैं;
2) गर्मी-सहिष्णु यूकेरियोट्स - मजबूत सूर्यातप (स्टेप्स, रेगिस्तान, सवाना, शुष्क उपोष्णकटिबंधीय, आदि) के साथ शुष्क आवास के पौधे; + 50 ... + 60 डिग्री सेल्सियस तक आधे घंटे तक गर्म होने को सहन करें;
3) गर्मी प्रतिरोधी प्रोकैरियोट्स - थर्मोफिलिक बैक्टीरिया और कुछ प्रकार के नीले-हरे शैवाल, +85 ... + 90 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म झरनों में रह सकते हैं।
जीवित जीवों पर आर्द्रता का प्रभाव सभी जीवित जीवों को पानी की आवश्यकता होती है। कोशिकाओं में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएँ तरल माध्यम में होती हैं। पानी जीवों के लिए एक सार्वभौमिक विलायक के रूप में कार्य करता है, इसकी मदद से पोषक तत्वों, हार्मोनों का परिवहन होता है, हानिकारक चयापचय उत्पादों को हटा दिया जाता है, आदि। पौधों और जानवरों का नमी के प्रति अनुकूलन। जल संरक्षण की आवश्यकता ने पौधों और जानवरों के समान अनुकूलन को जन्म दिया। उनके पास विशेष पूर्णांक ऊतक होते हैं जो पानी के लिए खराब पारगम्य होते हैं। साँस अंदर जाने वाले छोटे-छोटे छिद्रों से होती है आंतरिक गुहाएँजो नमी की कमी को कम करता है। स्थलीय जानवर उपयुक्त आर्द्रता के साथ माइक्रॉक्लाइमैटिक स्थितियों की तलाश करते हैं या सक्रिय रूप से निर्माण करते हैं। अधिकांश पौधे अपनी अधिकांश नमी मिट्टी से प्राप्त करते हैं। यह प्रक्रिया पत्तियों की विशेष संरचना के कारण जड़ों की वृद्धि द्वारा नियंत्रित होती है।
पानी किसी भी जीव के जीवन में एक असाधारण भूमिका निभाता है, क्योंकि यह कोशिका का एक संरचनात्मक घटक है (कोशिका द्रव्यमान का 60-80% पानी होता है)। कोशिका के जीवन में पानी का महत्व उसके भौतिक-रासायनिक गुणों से निर्धारित होता है। ध्रुवीयता के कारण, पानी का अणु किसी अन्य अणु की ओर आकर्षित होने में सक्षम होता है, जिससे हाइड्रेट बनता है, यानी। एक विलायक है. कई रासायनिक प्रतिक्रियाएँ केवल पानी की उपस्थिति में ही हो सकती हैं। जीवित प्रणालियों में पानी एक "थर्मल बफर" है, जो तरल से गैसीय अवस्था में संक्रमण के दौरान गर्मी को अवशोषित करता है, जिससे थर्मल ऊर्जा की अल्पकालिक रिहाई के दौरान अस्थिर कोशिका संरचनाओं को क्षति से बचाया जाता है। इस संबंध में, सतह से वाष्पित होने पर यह शीतलन प्रभाव पैदा करता है और शरीर के तापमान को नियंत्रित करता है। पानी के ताप-संचालन गुण प्रकृति में जलवायु थर्मोस्टेट के रूप में इसकी अग्रणी भूमिका निर्धारित करते हैं। पानी धीरे-धीरे गर्म होता है और धीरे-धीरे ठंडा होता है: गर्मियों में और दिन के समय, महासागरों और झीलों का पानी गर्म होता है, और रात और सर्दियों में यह धीरे-धीरे ठंडा भी होता है। जल और वायु के बीच निरंतर आदान-प्रदान होता रहता है। कार्बन डाईऑक्साइड. इसके अलावा, पानी एक परिवहन कार्य करता है, मिट्टी के पदार्थों को ऊपर से नीचे की ओर ले जाता है और इसके विपरीत। स्थलीय जीवों के लिए आर्द्रता की भूमिका इस तथ्य के कारण है कि वर्षा वितरित होती है पृथ्वी की सतहपूरे वर्ष असमान. शुष्क क्षेत्रों (स्टेप्स, रेगिस्तान) में, पौधे अत्यधिक विकसित जड़ प्रणाली की मदद से अपने लिए पानी प्राप्त करते हैं, कभी-कभी बहुत लंबी जड़ें (ऊंट के कांटे में 16 मीटर तक) गीली परत तक पहुंचती हैं। कोशिका रस का उच्च आसमाटिक दबाव (60-80 एटीएम तक), जो जड़ों की चूसने की शक्ति को बढ़ाता है, ऊतकों में पानी के प्रतिधारण में योगदान देता है। शुष्क मौसम में, पौधे पानी का वाष्पीकरण कम कर देते हैं: रेगिस्तानी पौधों में, पत्ती के पूर्णांक ऊतक मोटे हो जाते हैं, या पत्तियों की सतह पर मोम की परत या गाढ़ा सूखना विकसित हो जाता है। कई पौधे पत्ती के ब्लेड को कम करके नमी में कमी लाते हैं (पत्तियाँ काँटों में बदल जाती हैं, अक्सर पौधे पूरी तरह से अपनी पत्तियाँ खो देते हैं - सैक्सौल, इमली, आदि)।
के लिए आवश्यकताओं पर निर्भर करता है जल व्यवस्था, पौधों के बीच, निम्नलिखित पारिस्थितिक समूह प्रतिष्ठित हैं:
हाइड्रोटोफाइट्स - लगातार पानी में रहने वाले पौधे;
हाइड्रोफाइट्स - पौधे केवल आंशिक रूप से पानी में डूबे हुए;
हेलोफाइट्स - दलदली पौधे;
हाइग्रोफाइट्स - स्थलीय पौधे जो अत्यधिक आर्द्र स्थानों में रहते हैं;
मेसोफाइट्स - मध्यम नमी पसंद करते हैं;
ज़ेरोफाइट्स - नमी की निरंतर कमी के लिए अनुकूलित पौधे; जेरोफाइट्स के बीच अंतर:
रसीला - उनके शरीर के ऊतकों में पानी जमा करना (रसीला);
स्क्लेरोफाइट्स - पानी की एक महत्वपूर्ण मात्रा खो देते हैं।
